JP4718360B2 - Rolling control device for paddy field machine - Google Patents
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Description
本発明は、田植機や水田直播機などの水田作業機に利用されるローリング制御装置に関する。 The present invention relates to a rolling control device used for paddy field work machines such as rice transplanters and paddy direct sowing machines.
水田作業機に利用されるローリング制御装置としては、水田作業装置を駆動昇降自在かつ駆動ローリング自在に連結し、水田作業装置の傾斜角検出情報に基づいてローリング用の駆動機構を作動制御して、水田作業装置の左右方向の傾斜角を目標傾斜角に安定維持するよう構成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
従来の上記ローリング制御装置においては、水田作業装置に装備した角度センサと角速度センサで左右方向の角度と角速度を検知し、これらセンサの検知情報に基づいてファジー制御を実行して水田作業装置の傾斜姿勢の安定化を図っているのであるが、角度センサと角速度センサが伝動ケースから立設された支柱に装着する構造であったために、特に、角速度センサが支柱の振動を受けて検出精度が低下することがある。 In the conventional rolling control device described above, the angle sensor and the angular velocity sensor installed in the paddy field working device detect the angle and the angular velocity in the left-right direction, and the fuzzy control is executed based on the detection information of these sensors to tilt the paddy field working device. Although the posture is stabilized, the angle sensor and the angular velocity sensor are mounted on a support column that stands upright from the transmission case. There are things to do.
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、合理的なセンサ設置によって、優れた応答性かつ高い精度で水田作業装置の左右方向での姿勢を安定維持することができるローリング制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such a point, and by rational sensor installation, the posture of the paddy field work device in the left-right direction can be stably maintained with excellent responsiveness and high accuracy. It aims at providing a rolling control device.
第1の発明は、走行機体に水田作業装置を駆動昇降自在かつ駆動ローリング自在に連結し、水田作業装置の左右方向での傾斜角度検出情報に基づいてローリング駆動機構を作動制御して、水田作業装置を目標傾斜角度に近づけるよう構成した水田作業機のローリング制御装置であって、
前記水田作業装置に左右方向の傾斜角度を検知する角度センサと左右方向の傾斜角速度を検知する角速度センサとを装備するに、水田作業装置におけるローリング支点の近傍に、走行機体から導出された作業用動力が伝達される伝動ケースを設け、この伝動ケースに前記角速度センサを装着支持してあり、
前記角度センサ及び前記角速度センサを前記伝動ケースに取り付けるためのブラケットを、底板部と、板厚方向が機体前後方向に向かう縦向き姿勢の前板部と、板厚方向が左右方向に向かう縦向き姿勢の側板とを備えて構成し、
前記ブラケットの前記前板部に、走行機体前後方向視で前記ローリング支点の直上方に位置する状態で、前記角速度センサを連結固定し、且つ、前記ブラケットの前記側板に、前記角速度センサの横隣りに位置する状態で、前記角度センサを連結固定してあることを特徴とする。
In the first invention, a paddy field work device is connected to a traveling machine body so that the paddy field work device can be driven up and down and driven and rolled freely, and the rolling drive mechanism is controlled based on the tilt angle detection information in the left and right directions of the paddy field work device. A rolling control device for a paddy field machine configured to bring the device closer to a target inclination angle,
In order to equip the paddy field work device with an angle sensor for detecting the tilt angle in the left-right direction and an angular velocity sensor for detecting the tilt angle speed in the left-right direction, for the work derived from the traveling machine body in the vicinity of the rolling fulcrum in the paddy field work device. A transmission case for transmitting power is provided, and the angular velocity sensor is mounted and supported on the transmission case .
A bracket for attaching the angle sensor and the angular velocity sensor to the transmission case, a bottom plate portion, a front plate portion in a vertical orientation in which the plate thickness direction is in the longitudinal direction of the body, and a vertical direction in which the plate thickness direction is in the horizontal direction With a side plate of posture,
The angular velocity sensor is connected and fixed to the front plate portion of the bracket in a state of being directly above the rolling fulcrum as viewed in the longitudinal direction of the traveling body, and the side plate of the bracket is adjacent to the angular velocity sensor. The angle sensor is connected and fixed in a state of being located in the position .
上記構成によると、例えば、角度センサにて検出された傾斜角度と、角速度センサからの検出信号を積分処理して得られた傾斜角度とが加算処理され、この演算値が検出傾斜角度とされる。このようにして算出された検出傾斜角度は、予め設定された目標傾斜角度と比較演算され、両者の偏差が予め入力設定されている不感帯より大きいと、その偏差が不感帯内に収まる方向にローリング駆動機構が作動制御されることで、水田作業装置が目標傾斜角度に安定維持される。 According to the above configuration, for example, the detected inclination angle at an angle sensor, the inclination angle obtained by the detection signal from the angular velocity sensor and integration processing is addition processing, the calculated value is the detected inclination angle . The detected inclination angle calculated in this way is compared with a preset target inclination angle, and if the deviation between the two is larger than the preset dead zone, rolling drive is performed in a direction in which the deviation falls within the dead zone. By controlling the operation of the mechanism, the paddy field work device is stably maintained at the target inclination angle.
この場合、角速度センサは遅れのない検出を行うが、応答性が高い故に振動などの外乱にも敏感に感応してしまうことになり、検出信号をフィルタにかけて不要信号を除去するような対策が必要となる。ここで、この発明では、角速度センサを、剛性が高く振動し難い伝動ケースに装着支持することで、誤検出なく感応させることができ、フィルタ処理などを要することなく精度の高い角度検出が可能となる。 In this case, the angular velocity sensor performs detection without delay, but because of its high responsiveness, it will be sensitive to disturbances such as vibration, and measures to remove unnecessary signals by filtering the detection signal are necessary. It becomes. Here, in the present invention, the angular velocity sensor is mounted and supported on a transmission case that is highly rigid and difficult to vibrate, so that it can be sensed without erroneous detection, and highly accurate angle detection can be performed without requiring filtering. Become.
従って、第1の発明によると、優れた応答性および高い精度の角度検知に基づくローリング制御が実行されて、水田作業装置を目標傾斜角度に安定維持することができ、例えば左右位置での植付け深さや播種深さを均一化することができる。 Therefore, according to the first invention, rolling control based on excellent responsiveness and highly accurate angle detection is executed, and the paddy field work device can be stably maintained at the target inclination angle. The seeding depth can be made uniform.
又、上記構成によると、予め角速度センサが装着されたブラケットを伝動ケースに微調節しながら取り付けることで、角速度センサを直接に操作することなく角速度センサの位置決め微調節が容易となり、高い精度で角速度センサを取り付けて所期の機能を十分に発揮させることができる。 In addition, according to the above configuration, by attaching the bracket on which the angular velocity sensor is mounted in advance to the transmission case while making fine adjustments, it becomes easy to finely adjust the positioning of the angular velocity sensor without directly operating the angular velocity sensor, and the angular velocity with high accuracy. A sensor can be attached to fully perform the intended function.
さらに、上記構成によると、予めブラケットに角度センサと角速度センサを取り付けてから伝動ケースに取り付けることができるので、数多くの構造物が近接して配備された狭小な箇所でのセンサ組付け作業が容易となる。 Furthermore, according to the above configuration, since the angle sensor and the angular velocity sensor can be attached to the bracket in advance and then attached to the transmission case, it is easy to assemble the sensor in a narrow place where many structures are arranged close to each other. It becomes.
図1に、本発明に係る水田作業機の一例として施肥装置付きの乗用型田植機が示されている。この乗用型田植機は、機体前部にエンジン8が搭載されるとともに4輪駆動で走行可能に構成された走行機体1の後部に、平行四連リンク構造のリンク機構2を介して8条植え仕様の苗植付け装置(水田作業装置)3が昇降自在に連結され、機体後部に施肥装置4が装備されるとともに機体前部の左右に予備苗のせ台5を備えた構造となっており、前記リンク機構2を油圧シリンダ6で上下に駆動揺動することで苗植付け装置3を昇降制御することができるようになっている。また、苗植付け装置3は、リンク機構2の後端下部に前後方向に向かうローリング支点P周りに揺動自在に連結されるとともに、リンク機構2の後端上部に備えたローリング駆動機構7によって苗植付け装置3をローリング制御するようになっている。
FIG. 1 shows a riding type rice transplanter with a fertilizer device as an example of a paddy field working machine according to the present invention. This riding type rice transplanter has an
図2に示すように、前記苗植付け装置3は、横向き角筒状の支持フレーム11、走行機体1から取り出された作業用動力を受ける伝動ケース12、一定ストロークで左右に往復横移動される苗のせ台13、回転式の植付け機構14、および、後部左右に2条分づつの植付け機構14を備えて支持フレーム11に並列連結された4個の植付けケース15、田面の植付け箇所を均平整地する5個の整地フロート16、等を備えている。詳細な構造は省略するが、並列配備された整地フロート16群のうちの中央のものは、苗植付け装置3の田面に対する高さを検知する接地センサSFとして利用されており、この接地センサSFの上下揺動変位が電気的に検知され、その検知情報に基づいて前記油圧シリンダ6を作動制御することで、苗植付け装置3の対地高さを一定に維持して植付け深さを安定維持する自動植付け深さ制御が実行されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
図3,4に示すように、ローリング駆動機構7は、リンク機構2の後端上部に連結したブラケット20に前後向き支点Q周りに左右揺動可能な駆動アーム21と、これをギヤ減速機構19を介して揺動駆動する電動モータ22とから構成されている。前記支持フレーム11から立設された左右一対の支柱23に亘って横枠24が架橋連結され、苗のせ台13の背部に横架固定した支持枠25が、横枠24の左右複数箇所に備えた案内部材26によって横移動可能に係合支持されている。この横枠24の左右箇所と前記駆動アーム21の遊端とが緩衝バネ27を介して連結されており、苗植付け装置3は駆動アーム21に対して弾性融通をもって所定小範囲で自由ローリング可能に支持されている。従って、苗植付け装置3が整地フロート16を介して接地している状態では、走行機体1が多少左右傾斜しても苗植付け装置3は田面に接地追従してローリングし、田面と平行に維持される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
前記ローリング駆動機構7の電動モータ22は、苗植付け装置3に装備された後述する傾斜角検出手段からの検出情報に基づいて作動制御され、走行機体1が耕盤の凹凸等によって左右に傾斜して苗植付け装置3が傾斜しかかっても、その傾斜を復元させる方向に苗植付け装置3がローリング制御されて、常に目標傾斜角度(θ0)(一般に水平)に安定維持され、もって、左右の各植付け部位での植付け深さに差異の少ない植付けが行われるようになっている。
The
また、リンク機構2の後端上部に連結した前記ブラケット20と苗のせ台13の背面における支持枠25の左右箇所とに亘ってローリング復帰用バネ28が張設されており、苗のせ台13の往復横移動によって移動方向側のローリング復帰用バネ28が伸ばされることで、苗のせ台13の横移動に伴うローリング支点P周りの重量バランスの崩れを是正する方向の回動力がローリング復帰用バネ28によってもたらされるようになっている。
Further, a
前記傾斜角検出手段には、苗植付け装置3の左右方向の傾斜角度を検知する重力式の角度センサ30と、苗植付け装置3における左右方向の角速度を検知する振動ジャイロ型の角速度センサ31とが利用されており、両センサ30,31からの検出信号に基づいて苗植付け装置3をローリング制御するための検出傾斜角度θが以下のようにして算出されるものであり、その演算およびローリング制御を行うブロック図が図5に示されている。
The inclination angle detecting means includes a
前記角度センサ30で検出された傾斜角度(θ1)と、前記角速度センサ31からの検出信号(dθj/dt)を積分処理して得られた傾斜角度(θ2)とが加算され、この演算値が検出傾斜角度(θ)とされる。
The tilt angle (θ1) detected by the
上記のようにして算出された検出傾斜角度(θ)は、傾斜角度設定器32によって設定された目標傾斜角度(θ0)と比較演算され、両者の偏差(|θ0-θ|)が予め入力設定されている不感帯(ε)より大きいと、その偏差が不感帯内に収まる方向に電動モータ22が通電制御されることで、苗植付け装置3が目標傾斜角度(θ0)に安定維持されるのである。
The detected inclination angle (θ) calculated as described above is compared with the target inclination angle (θ0) set by the inclination
なお、田植機においては、ほとんどの植付け田面が水平であるので、前記目標傾斜角度(θ0)を水平に設定することで、苗植付け装置3を田面と平行な水平姿勢に維持して全条での植付け深さを均一にすることができるが、畦際において田面が左右に傾斜しているような水田における畦際での植付け作業においては、傾斜角度設定器32を調節して目標傾斜角度(θ0)を田面の傾斜に合わせて調整することで、傾斜した田面と平行な植付けを行って植付け深さを均一化を図ることができるものとなる。
In the rice transplanter, since most of the planted rice fields are horizontal, by setting the target inclination angle (θ0) to be horizontal, the
また、前記角速度センサ31は、時間経過とともに誤差が累積するとともに、温度の影響を受けて出力が変化する温度ドリフトがあるので、精度の高い検出を行うためには零点値を適時書き替えてゆく必要がある。苗植付け装置3の左右傾斜は長い距離を走行する間には水平に戻されるので、この間に角速度センサ31から取得した検出信号を平均した値が水平時の基準出力値、つまり、零点値とみなすことができ、例えば、往復植え作業において畦際で走行機体1を方向転換するたびに、一行程の植付け走行の間に平均処理して得られた零点値に逐次書き替えを行うことで、累積誤差や温度ドリフトの影響を抑制した角速度を精度良く検知することができるのである。
The
図6,7に、前記傾斜角検出手段の取り付け構造が示されている。前記伝動ケース12の上面にセンサ取り付け用のブラケット33が連結固定され、このブラケット33に角速度センサ31と角度センサ30とが取り付けられている。ブラケット33は、鋼板を後向き開放された箱状に屈折した剛性の高いものに構成されており、その底板部33aが一対のボルト34で伝動ケース12の上面に強固に締め付け固定されている。このブラケット33における前板部33bの背面に前記角速度センサ31が2本のボルト35で連結固定され、ブラケット33における一方の側板33cの外側に角度センサ30が位置決めピン36と1本のボルト37で所定姿勢に連結固定されている。ブラケット33の底板部33aに形成された取り付け孔はボルト径より少し大きく、ブラケット33の取り付け姿勢を微調節して、角速度センサ31の感応軸心が正しく機体前後方向に向かうよう取り付けることができる。
6 and 7 show the mounting structure of the tilt angle detecting means. A
〔他の実施例〕 [Other Examples]
(1)走行機体2に昇降およびローリング自在に連結する水田作業装置3としては、苗植付け装置の他に、水田直播装置、水田除草装置、などが挙げられる。
( 1 ) As the paddy
1 走行機体
3 水田作業装置(苗植付け装置)
7 ローリング駆動機構
11 支持フレーム
12 伝動ケース
30 角度センサ
31 角速度センサ
33 ブラケット
33a 底面部
33b 前板部
33c 側板
P ローリング支点
1 traveling
7
33a bottom part
33b front plate
33c Side plate P Rolling fulcrum
Claims (1)
前記水田作業装置に左右方向の傾斜角度を検知する角度センサと左右方向の傾斜角速度を検知する角速度センサとを装備するに、水田作業装置におけるローリング支点の近傍に、走行機体から導出された作業用動力が伝達される伝動ケースを設け、この伝動ケースに前記角速度センサを装着支持してあり、
前記角度センサ及び前記角速度センサを前記伝動ケースに取り付けるためのブラケットを、底板部と、板厚方向が機体前後方向に向かう縦向き姿勢の前板部と、板厚方向が左右方向に向かう縦向き姿勢の側板とを備えて構成し、
前記ブラケットの前記前板部に、走行機体前後方向視で前記ローリング支点の直上方に位置する状態で、前記角速度センサを連結固定し、且つ、前記ブラケットの前記側板に、前記角速度センサの横隣りに位置する状態で、前記角度センサを連結固定してある水田作業機のローリング制御装置。 The paddy field work device is connected to the traveling machine body so that it can be driven up and down and rolled freely, and the rolling drive mechanism is controlled based on the tilt angle detection information in the left and right direction of the paddy field work device, so that the paddy field work device is set to the target tilt angle. A rolling control device for paddy field machine configured to approach,
In order to equip the paddy field work device with an angle sensor for detecting the tilt angle in the left-right direction and an angular velocity sensor for detecting the tilt angle speed in the left-right direction, for the work derived from the traveling machine body in the vicinity of the rolling fulcrum in the paddy field work device. A transmission case for transmitting power is provided, and the angular velocity sensor is mounted and supported on the transmission case .
A bracket for attaching the angle sensor and the angular velocity sensor to the transmission case, a bottom plate portion, a front plate portion in a vertical orientation in which the plate thickness direction is in the longitudinal direction of the body, and a vertical direction in which the plate thickness direction is in the horizontal direction With a side plate of posture,
The angular velocity sensor is connected and fixed to the front plate portion of the bracket in a state of being directly above the rolling fulcrum as viewed in the longitudinal direction of the traveling body, and the side plate of the bracket is adjacent to the angular velocity sensor. A rolling control device for a paddy field work machine in which the angle sensor is connected and fixed in a state of being located at the position .
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